高中化學(xué)魯科版物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一章原子結(jié)構(gòu)單元測試 第1章第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型

第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型1．了解玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點及如何用其解釋氫原子光譜的特點。2．能應(yīng)用量子力學(xué)對原子核外電子的運動狀態(tài)進行描述。(重點)3．了解原子軌道和電子云的含義。(難點)氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型[基礎(chǔ)·初探]1．不同時期的原子結(jié)構(gòu)模型2．光譜和氫原子光譜(1)光譜①概念：利用儀器將物質(zhì)吸收的光或發(fā)射的光的波長和強度分布記錄下來的譜線。②形成原因：電子在不同軌道間躍遷時，會輻射或吸收能量。(2)氫原子光譜：屬于線狀光譜。氫原子外圍只有1個電子，故氫原子光譜只有一條譜線，對嗎？【提示】不對。3．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型(1)基本觀點運動軌跡原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運動，并且不輻射能量能量分布在不同軌道上運動的電子具有不同的能量，而且能量是量子化的。軌道能量依n(量子數(shù))值(1，2，3…)的增大而升高電子躍遷對氫原子而言，電子處于n＝1的軌道時能量最低，稱為基態(tài)，能量高于基態(tài)的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。電子在能量不同的軌道之間躍遷時，輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來并被記錄下來，就形成了光譜(2)貢獻①成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實驗事實。②闡明了原子光譜源自核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷，而電子所處的軌道的能量是量子化的。(1)道爾頓原子學(xué)說涉及到原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(×)(2)氫原子光譜屬于線狀光譜。(√)(3)基態(tài)氫原子轉(zhuǎn)變成激發(fā)態(tài)氫原子時釋放能量。(×)(4)焰色反應(yīng)與電子躍遷有關(guān)，屬于化學(xué)變化。(×)[核心·突破]1．光譜(1)基態(tài)原子eq\o(,\s\up7(吸收能量),\s\do10(釋放能量))激發(fā)態(tài)原子。(2)同一原子不同狀態(tài)的能量激發(fā)態(tài)大于基態(tài)；不同原子的能量不一定存在激發(fā)態(tài)大于基態(tài)。(3)基態(tài)原子和激發(fā)態(tài)原子相互轉(zhuǎn)化時吸收或釋放能量，形成光譜。(4)光譜分析：利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素。如焰色反應(yīng)產(chǎn)生的原因是原子中的電子在能量不同軌道上躍遷。2．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型(1)基本觀點：①電子在確定的軌道上運動②軌道能量是量子化的③電子躍遷產(chǎn)生能量變化(2)意義：①成功解釋了氫原子的線狀光譜②說明核外電子是分層排布的(3)不足：無法解釋復(fù)雜光譜問題[題組·沖關(guān)]1．下列有關(guān)化學(xué)史知識錯誤的是()A．原子分子學(xué)說的建立是近代化學(xué)發(fā)展的里程碑B．俄國科學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律，編制了元素周期表C．意大利科學(xué)家阿伏加德羅在總結(jié)氣體反應(yīng)體積比的基礎(chǔ)上提出了分子的概念D．英國科學(xué)家道爾頓首先發(fā)現(xiàn)了電子【解析】英國科學(xué)家湯姆遜首先發(fā)現(xiàn)了電子?！敬鸢浮緿2．下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：66240000】A．氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡單的光譜之一B．“量子化”就是不連續(xù)的意思，微觀粒子運動均有此特點C．玻爾理論不但成功地解釋了氫原子光譜，而且還能推廣到其他原子光譜D．原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上像火車一樣高速運轉(zhuǎn)著【解析】A項中氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡單的光譜；B項正確；C項中玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，但對于解釋多電子原子的光譜卻遇到了困難；D項中電子運動沒有確定的軌道，電子的運動特點決定了只能用統(tǒng)計的方法來描述電子在空間出現(xiàn)的概率，不能同時準確測定電子的位置和速度，D項錯誤。【答案】B3．原子光譜是線狀光譜，是由不連續(xù)的譜線組成的，這表明()A．在原子中只有某些電子能夠躍遷產(chǎn)生光譜B．原子中的電子可以處于某些特定的能量狀態(tài)，即電子的能量是量子化的C．原子發(fā)射的光是單色光D．白光可以由多種單色光組成【解析】原子光譜是線狀光譜，也就是由具有特定頻率的光形成的譜線，原子光譜之所以產(chǎn)生這種特定的譜線，是由于電子的能量是量子化的，電子躍遷的始態(tài)和終態(tài)的能級差也是量子化的?！敬鸢浮緽4．對充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A．電子躍遷時發(fā)光B．氖氣發(fā)光，發(fā)出紅光C．氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D．在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)【解析】原子發(fā)光的根本原因是由于電子躍遷釋放或者吸收能量?！敬鸢浮緼【規(guī)律方法】激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將釋放能量。光輻射是電子釋放能量的重要形式之一。燈光、霓虹燈光、激光、焰火等可見光都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷至能量較低的軌道時，以一定波長(可見光區(qū)域)光的形式釋放能量是大多數(shù)金屬發(fā)生焰色反應(yīng)的原因。電子的躍遷是物理變化，金屬(元素)的焰色反應(yīng)是物理變化。量子力學(xué)對原子核外電子運動狀態(tài)的描述[基礎(chǔ)·初探]教材整理1原子軌道1．電子層分層標(biāo)準電子離核的遠近n的取值1234567符號KLMNOPQ能量eq\o(→,\s\up7(由低到高))離核eq\o(→,\s\up7(由近到遠))2.能級在同一電子層中，電子所具有的能量可能不同，所以同一電子層可分成不同的能級，用s、p、d、f表示。3．原子軌道(1)概念：原子中的單個電子的空間運動狀態(tài)。(2)n值所對應(yīng)的能級和原子軌道的情況n(電子層)能級原子軌道取值符號符號符號數(shù)目1Ks2Lsp3Mspd4Nspdf【答案】1s12s12px、2py、2pz33s13px、3py、3pz33d54s14px、4py、4pz34d54f74．自旋運動狀態(tài)處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)只有兩種，分別用符號“↑”和“↓”表示。(1)離核越近的電子，能量越低。(√)(2)第n電子層共有n個能級，n2個原子軌道。(√)(3)每個軌道容納的2個電子自旋方向不固定。(×)(4)n＝2時，有2s、2px、2py、2pz四個原子軌道。(√)教材整理2原子軌道的圖形描述和電子云1．原子軌道的圖形描述(1)對象：原子中單個電子的空間運動狀態(tài)即原子軌道。(2)方法：用直角坐標(biāo)系標(biāo)注。(3)意義：表示原子軌道的空間分布。(4)形狀：s軌道球形；p軌道在空間的分布特點是分別相對于x、y、z軸對稱，呈啞鈴形(∞)。2．電子云(1)概念：描述電子在空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率大小的圖形。(2)含義：用單位體積內(nèi)小點的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率的大小。電子云中的每一個小點就是一個電子，對嗎？【提示】不對。[合作·探究]原子核外電子運動狀態(tài)的探究[探究背景]多電子原子如氧原子，電子的運動區(qū)域不同，其能量不同，而且電子的運動軌跡也不同。[探究問題]1．多電子原子中，電子的運動區(qū)域與其能量的高低之間有何關(guān)系？【提示】多電子原子中，通常能量較低的電子在離核較近的區(qū)域運動，而能量較高的電子在離核較遠的區(qū)域運動。2．不同電子層的同種能級的原子軌道形狀是否完全相同？【提示】不同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，但不完全相同。只是原子軌道的半徑不同，能級序數(shù)n越大，電子的能量越大，原子軌道的半徑越大。例如1s、2s、3s軌道均為球形，原子軌道半徑：r(1s)＜r(2s)＜r(3s)。[核心·突破]1．電子層數(shù)(n)、能級數(shù)、原子軌道數(shù)、容納電子數(shù)的關(guān)系：n取值1234n能級數(shù)1234n原子軌道數(shù)14916n2最多容納電子數(shù)2818322n22.不同原子軌道能量大小的關(guān)系：3．s軌道為球形，p軌道為“∞”形，并不是說s能級電子繞核做圓周運動，p能級電子繞核做“∞”形運動。4．電子云圖中的一個小黑點，不代表一個電子。5．離核越近，電子在單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率越大。[題組·沖關(guān)]1．下列有關(guān)認識正確的是()A．各能級的原子軌道數(shù)按s、p、d、f順序依次為1、3、5、7B．各電子層的能級都是從s能級開始至f能級結(jié)束C．各電子層含有的能級數(shù)為n－1D．各電子層含有的電子數(shù)為2n2個【解析】各電子層的能級數(shù)等于其所處的電子層數(shù)，即當(dāng)n＝1時，它只有一個s能級，當(dāng)n＝2時，它有兩個能級：s能級和p能級，所以B、C均錯誤；而每個電子層最多容納的電子數(shù)為2n2個?！敬鸢浮緼2．某元素原子的核外有三個電子層，最外電子層有4個電子，該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為()A．14B．15C．16D．17【解析】原子核外共有三個電子層，最內(nèi)層只有1s能級，可容納2個電子，第二層有2s、2p兩個能級，可容納1×2＋3×2＝8個電子，最外層有4個電子，所以該原子核外有14個電子，又因在原子中，核外電子數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，故選A項。【答案】A3．如圖是2pz軌道電子云的示意圖，請觀察圖，并判斷下列說法中不正確的是()A．2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布是z軸對稱B．s電子的電子云形狀是球形對稱的C．電子先沿z軸正半軸運動，然后再沿負半軸運動D．2pz軌道形狀啞鈴形【解析】電子云是電子在一定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)概率大小的圖形，它并不是電子運動的實際軌跡(或軌道)，故C錯；s軌道是球形對稱的，s電子的電子云是球形對稱的，故B對；觀察該圖可知A對；該p軌道為啞鈴狀，D對。【答案】C4．比較下列多電子原子的原子軌道的能量高低?！緦?dǎo)學(xué)號：66240001】(1)2s________3s(2)2s________3d(3)3p________3s(4)4f________5d(5)3d________4s(6)3px________3pz【解析】相同電子層上不同原子軌道能量的高低順序：ns<np<nd<nf；不同電子層上形狀相同的原子軌道能量的高低順序：1s<2s<3s<4s…；電子層、能級均相同的原子軌道能量相等：3px＝3py＝3pz；對于處在不同電子層的不同能級，電子排布的先后順序為ns、(n－2)f、(n－1)d、np?！敬鸢浮?1)<(2)<(3)>(4)<(5)>(6)＝【溫馨提示】(1)一個原子軌道上最多只能容納兩個電子，且運動狀態(tài)不同。(2)同一電子層上的電子能量不一定相同，但同一能級上的電子能量一定相同。(3)不同電子層的能級上的電子能量一定不同。學(xué)業(yè)分層測評(一)原子結(jié)構(gòu)模型(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達標(biāo)]1．自從1803年英國化學(xué)家、物理學(xué)家道爾頓提出了原子學(xué)說，人類對原子結(jié)構(gòu)的認識就不斷深入、發(fā)展，并通過實驗事實不斷地完善對原子結(jié)構(gòu)的認識。下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型的說法中，正確的是()A．道爾頓的原子結(jié)構(gòu)模型將原子看作實心球，故不能解釋任何問題B．湯姆遜“葡萄干布丁”原子結(jié)構(gòu)模型成功地解釋了原子中的正負粒子是可以穩(wěn)定共存的C．盧瑟福核式原子結(jié)構(gòu)模型指出了原子核和核外電子的質(zhì)量關(guān)系、電性關(guān)系及占有體積的關(guān)系D．玻爾電子分層排布原子結(jié)構(gòu)模型引入了量子化的概念，能夠成功解釋所有的原子光譜【解析】道爾頓的原子理論成功地解釋了質(zhì)量守恒定律等規(guī)律，故A選項是錯誤的。湯姆遜“葡萄干布丁”原子結(jié)構(gòu)模型提出了正負電荷的共存問題，但同時認為在這樣微小的距離上有著極大的作用力，存在著電子會被拉進去并會碰撞在帶正電的核心上這樣的問題，故B選項是錯誤的。盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了核式原子結(jié)構(gòu)模型，散射實驗的結(jié)果能夠分析出原子核和核外電子的質(zhì)量關(guān)系、電性關(guān)系及占有體積的關(guān)系，故C選項是正確的。玻爾電子分層排布原子結(jié)構(gòu)模型只引入了一個量子化的概念，只能夠解釋氫原子光譜，而不能解釋比較復(fù)雜的原子光譜，故D選項是錯誤的?！敬鸢浮緾2．觀察1s軌道電子云示意圖，判斷下列說法正確的是()A．一個小點表示1個自由運動的電子B．1s軌道的電子云形狀為圓形的面C．電子在1s軌道上運動像地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)D．1s軌道電子云小點的疏密表示電子在某一位置出現(xiàn)概率的大小【解析】由圖可知，處于1s軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈球形對稱，電子在該區(qū)域出現(xiàn)的概率大，不是在面上或內(nèi)部，而是在整個區(qū)域。圖中的小點不表示電子，而表示電子在此位置出現(xiàn)概率的大小?！敬鸢浮緿3．下列能級中軌道數(shù)為3的是()A．s能級 B．p能級C．d能級 D．f能級【解析】s能級中軌道數(shù)為1，p能級中軌道數(shù)為3，d能級中軌道數(shù)為5，f能級中軌道數(shù)為7。【答案】B4．下列說法中正確的是()A．電子云通常是用小黑點來表示電子的多少B．處于最低能量的原子叫基態(tài)原子C．能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動D．電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜【解析】A項，電子云通常用小黑點表示單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)概率的大?。籆項，電子離核由近到遠，能量由低到高；D項，電子在基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時也會產(chǎn)生原子光譜。【答案】B5．對焰色反應(yīng)的描述正確的是()A．焰色反應(yīng)只是金屬單質(zhì)特有的性質(zhì)B．焰色反應(yīng)是化學(xué)變化C．焰色反應(yīng)是金屬原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時，將能量以光的形式表現(xiàn)出來D．焰色反應(yīng)是金屬原子或離子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時，將能量以光的形式表現(xiàn)出來的現(xiàn)象【解析】焰色反應(yīng)是大多數(shù)金屬元素的性質(zhì)，是物理變化，從基態(tài)→激發(fā)態(tài)要吸收能量，從激發(fā)態(tài)→基態(tài)會輻射能量?！敬鸢浮緿6．(雙選)下列各組多電子原子的原子軌道能量高低比較中，錯誤的是()A．2s＜2p B．3px＜3pyC．3s＜3d D．4s＞4p【解析】同一電子層上原子軌道的能量高低為ns＜np＜nd，A、C正確，D錯誤，同一能級上各原子軌道的能量相同，3px＝3py，B錯誤。【答案】BD7．(雙選)下面是s能級和p能級的原子軌道圖，下列說法正確的是()A．s電子的原子軌道呈圓形B．每個s能級有2個原子軌道C．每個p能級有3個原子軌道D．原子軌道的半徑與電子層數(shù)有關(guān)【解析】每個s能級有1個原子軌道，s電子原子軌道是球形的，隨著電子層序數(shù)的增大，其半徑也逐漸增大。p電子原子軌道是軸對稱的，每個p能級有3個相互垂直的原子軌道，p電子原子軌道的平均半徑也隨著電子層序數(shù)的增大而增大?！敬鸢浮緾D8．圖中所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無關(guān)的是()【解析】燃放煙火、霓虹燈、燃燒蠟燭等獲得的光能都是電子躍遷時能量以光的形式釋放出來導(dǎo)致的，而平面鏡成像則是光線反射的結(jié)果。【答案】D9．(2023·長春高二檢測)下列關(guān)于電子層與能級的說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：66240002】A．原子核外電子的每一個電子層最多可容納的電子數(shù)為n2B．電子層的能級總是從s能級開始，而且能級數(shù)等于該電子層序數(shù)C．同是s能級，在不同的電子層中所能容納的最多電子數(shù)是不相同的D．1個原子軌道里最多只能容納2個電子，但自旋方向相同【解析】A項中每一個電子層最多可容納的電子數(shù)為2n2；C項中不同電子層中的s能級容納的最多電子數(shù)都是2個；D項中1個原子軌道里容納的2個電子的自旋方向應(yīng)相反?！敬鸢浮緽10．(2023·成都高二檢測)(1)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型成功地解釋了________________的實驗事實，電子所處的軌道的能量是________的。最大不足之處是_________________________________________________________________________________________________________________________。(2)p能級上有________個原子軌道，在空間沿________軸對稱，記為________，________，________，其能量關(guān)系為________?！窘馕觥?1)線狀光譜與量子化之間有必然的聯(lián)系。(2)p能級有3個能量相同、伸展方向不同的原子軌道?！敬鸢浮?1)氫原子光譜是線狀光譜量子化某些光譜現(xiàn)象難以用該模型解釋(2)3x、y、zpxpypzpx＝py＝pz11．K層有________個能級，用符號分別表示為________，L層有______個能級，用符號分別表示為________，M層有______個能級，用符號分別表示為______。由此可推知n電子層最多可能有________個能級，能量最低的兩個能級其符號分別表示為________，它們的原子軌道電子云形狀各為________、________?！窘馕觥看祟}對電子層和能級的關(guān)系作了總結(jié)，有助于理解和掌握以下幾個基本內(nèi)容：①第n個電子層有n個能級；②核外電子的能量取決于該電子所處的電子層和能級；③s能級和p能級電子云的形狀?！敬鸢浮?1s22s、2p33s、3p、3dnns、np球形啞鈴形12．以下各能級是否存在？如果存在，各包含多少個原子軌道？(1)2s(2)2d(3)3p(4)5d【解析】由電子層、能級數(shù)和原子軌道數(shù)之間的關(guān)系可知，存在著2s能級，且只有1個原子軌道；不存在2d能級，電子層為2時只有2s、2p兩個能級；存在3p能級，且含有3個原子軌道，分別為3px、3py、3pz；存在5d能級，其含有5個原子軌道?！敬鸢浮?1)2s存在，原子軌道數(shù)為1；(2)2d不存在；(3)3p存在，原子軌道數(shù)為3；(4)5d存在，原子軌道數(shù)為5。[能力提升]13．量子力學(xué)原子結(jié)構(gòu)模型中的原子軌道是描述核外電子的空間運動狀態(tài)。下列關(guān)于原子軌道的敘述中錯誤的是()A．原子軌道就是原子核外電子運動的軌道，這與宏觀物體運動軌道的含義相同B．第n電子層上共有n2個原子軌道C．任意電子層上的p能級都有3個伸展方向相互垂直的原子軌道D．處于同一原子軌道上的電子，自旋方向相反【解析】原子軌道與宏觀物體的運動軌道完全不同，它是指電子出現(xiàn)的主要區(qū)域，而不是電子運動的實際軌跡，A項錯誤?！敬鸢浮緼14．在基態(tài)多電子原子中，關(guān)于核外電子能量的敘述錯誤的是()A．最易失去的電子能量最高B．同一個電子層上的不同能級上的原子軌道，能量大小不同C．p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量D．在離核最近區(qū)域內(nèi)運動的電子能量最低【解析】能量越高的電子在離核